br8210的智能指纹锁的设计
摘 要现在随着生活水平的不断提高，人们越来越关注生活的便捷和安全。指纹锁已经在考勤、手机领域得到了更广泛的关注和研究，但是在家庭领域中却没有得到应有的重视，虽然现在市面上有很多关于指纹锁的产品，但由于这些指纹锁性价比不高，所以指纹锁的普及率就较为低下。在这种情况下我结合了指纹识别和智能锁系统的研究，设计了一种基于BR8210的智能指纹锁系统方案。本文首先分析的是指纹锁系统的研究背景、意义及家庭领域的发展现状，并介绍了介绍的指纹锁系统的总体框架。摘 要 1
目 录
第一章 绪论 4
1.1生物识别技术 5
1.2指纹识别技术 6
1.3指纹识别的现状与意义 7
1.3.1指纹识别的现状 7
1.3.2指纹识别的意义 8
第二章 指纹锁的硬件设计 8
2.1?指纹传感器的选择 9
2.1.1光学指纹传感器电路 10
2.2?微控制器 11
2.3上电电路 11
2.3.1电源电路 11
2.3.2上电电路 12
2.4 IC卡开门 13
2.5密码按键开门 13
2．6 LED指示电路 14
2.7 本章小结 14
第三章 软件设计 15
3.1系统软件的开发? 15
3.1.1主程序的设计 15
3.2.1IC卡程序设计 17
3.3指纹算法的处理 18
3.3.1指纹识别的原理 18
3.3.2指纹图像分割 18
3.3.3.指纹图像的增强 19
3.3.4特征值提取与匹配 19
3.4 本章小结 20
第四章 总结和展望 20
4.1本文工作 20
4.2 工作展望 21
附录一 24
第一章 绪论
时代的进步，科技在发展，随着电脑智能手机的普及，信息时代来临了，它虽然给人们带来了机遇和挑战，但也让人们的安全得不到保障。传统的身份识别技术在信息时代的到来的现在，有很大的缺点，那么利用现代技术开发的
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
生物识别技术[1]无疑是在此时带来更好的解决方案和保护满足了新新人类的安全要求和方便要求。虽然指纹识别技术在手机领域和考勤已大范围使用，但在目前的家庭指纹市场领域尚未得到认可，主要是因为指纹锁的性价比不高，因此在这种情况下，我结合指纹系统和智能锁，设计了以BR8210为基础的这种指纹锁设计。
1.1生物识别技术
生物特征是人体自然的与众不同的生理特征（例如视网膜，指纹，DNA等）和从后天生活习惯产生的行为特征（例如站立姿势，声音，写作等）, 然后利用现在的飞速发展的计算机技术并且与光学原理和生物统计学等高技术相结合来，以此来实现辨别用户身份的技术[2]。生理特征不必细说，这不是可以模仿的，以生活作息而产生的的长期的行为特征，不能怀疑的是，当前技术足以验证是否为模拟的，从而保证使用技术来验证用户身份的可行性。
生物识别存在这两种模式：识别和认证模式：识别是来确定用户的身份，认证是验证用户的身份是否如他自己所说的一样[3]。
生物识别技术现在有各种种类，都各有其优缺点，常用的生物识别技术：面部识别技术，指纹识别技术，DNA鉴定技术[3]。这些识别技术都是一个单一的技术识别，我们现在研究的也是一个单一的指纹识别技术，当然可以糅合多种技术，虽然它无疑会提高安全性，但同时会有成本问题，因此想要让智能锁能够在家庭领域中普及开来，那么只能使用单一的指纹识别技术，因为只有这样才符合性价比。所以现在谈一下它们各自的优势和弱点：
面部识别技术是通过识别面部特征来进行识别的，收集不需要接触，这样不仅方便，而且没有健康风险，但缺点是不容易识别，也容易被周围的环境因素干扰，而且它高成本，所以面部识别技术在家不太可能使用;
DNA识别技术[4]，用户想要对DNA进行鉴定必须收集血液，虽然准确性高，但只用于刑事调查和亲子鉴定，不适合家庭;
视网膜识别技术：该技术使用特定型号的设备对视网膜进行光学扫描，精度高，但需要鉴定人保持自己的眼睛紧盯着接收器，所以对带眼镜的用户不方便，并且用户紧盯一个点也会感觉到不舒服;
指纹识别技术虽然与上面提到的几种技术识别相比，指纹识别的准确度不够高，但是已经可以满足普通用户的安全需求，而且与其他系统相比，指纹识别低成本，体积也是小的，它可以很容易的整合，而且现在指纹识别技术相较于其他技术更成熟，因此更容易在家庭的区域传播普及。关于以上几种生物识别技术特做汇总表11：
表11生物识别技术比对表
唯一性
不变性
普遍性
可采集性
设备造价
接受度
防伪性
DNA
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虹膜
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视网膜
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面部
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声音
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指纹
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√
1.2指纹识别技术
通过上述一些普遍的生物识别技术相比较，我选择指纹识别技术来作为本文的主题，以下讲述的将涉及指纹的基本特征。
人体皮肤由三部分组成：表皮，真皮和皮下组织。 指纹是指第一个手指（手指部分）乳突区的纹线[5]。 这些线是皮肤组织生长速率的不同而形成的。 每个人在胎儿时的第三个月和第四个月开始形成指纹，但最终指纹图形是在胎儿生长的第六个月才最终长成。然后在之后的生长过程中，每个人的指纹图案都会永远保持不变，但是纹线会变得更厚，面积会变得更大，成年之后，纹线将会更加稳定，其定义了终身不变的指纹，因此指纹拥有长期确定性[13]。在遗传因素的推动下，除了患有内格利氏综合症及网状色素性皮病的患者会因为患病导致没有指纹，基本上每个人都有他的指纹图案，这就又保证了指纹的普遍性。有因为指纹的形成是非常复杂的，就如同世界上没有两片完全相同的叶子一样，世界上也没有两枚完全一样的指纹，这又是指纹的另一特点——独特性。
总结来说，指纹有三个基本的安全特征，并具有独特性和普遍性。所以自1684年就有科学家研究指纹识别技术，19世纪60年代开始用于刑事方面，90年代才开始用于个人的身份识别。而我们现在就是研究的用指纹识别进行个人的身份识别。
指纹识别是通过指纹特征来判断的，指纹特征被分为全局特征和局部特征[6]。全局特征就是人们通过肉眼直接看出来的，通常可以分为下面五个特点：
目 录
第一章 绪论 4
1.1生物识别技术 5
1.2指纹识别技术 6
1.3指纹识别的现状与意义 7
1.3.1指纹识别的现状 7
1.3.2指纹识别的意义 8
第二章 指纹锁的硬件设计 8
2.1?指纹传感器的选择 9
2.1.1光学指纹传感器电路 10
2.2?微控制器 11
2.3上电电路 11
2.3.1电源电路 11
2.3.2上电电路 12
2.4 IC卡开门 13
2.5密码按键开门 13
2．6 LED指示电路 14
2.7 本章小结 14
第三章 软件设计 15
3.1系统软件的开发? 15
3.1.1主程序的设计 15
3.2.1IC卡程序设计 17
3.3指纹算法的处理 18
3.3.1指纹识别的原理 18
3.3.2指纹图像分割 18
3.3.3.指纹图像的增强 19
3.3.4特征值提取与匹配 19
3.4 本章小结 20
第四章 总结和展望 20
4.1本文工作 20
4.2 工作展望 21
附录一 24
第一章 绪论
时代的进步，科技在发展，随着电脑智能手机的普及，信息时代来临了，它虽然给人们带来了机遇和挑战，但也让人们的安全得不到保障。传统的身份识别技术在信息时代的到来的现在，有很大的缺点，那么利用现代技术开发的
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
生物识别技术[1]无疑是在此时带来更好的解决方案和保护满足了新新人类的安全要求和方便要求。虽然指纹识别技术在手机领域和考勤已大范围使用，但在目前的家庭指纹市场领域尚未得到认可，主要是因为指纹锁的性价比不高，因此在这种情况下，我结合指纹系统和智能锁，设计了以BR8210为基础的这种指纹锁设计。
1.1生物识别技术
生物特征是人体自然的与众不同的生理特征（例如视网膜，指纹，DNA等）和从后天生活习惯产生的行为特征（例如站立姿势，声音，写作等）, 然后利用现在的飞速发展的计算机技术并且与光学原理和生物统计学等高技术相结合来，以此来实现辨别用户身份的技术[2]。生理特征不必细说，这不是可以模仿的，以生活作息而产生的的长期的行为特征，不能怀疑的是，当前技术足以验证是否为模拟的，从而保证使用技术来验证用户身份的可行性。
生物识别存在这两种模式：识别和认证模式：识别是来确定用户的身份，认证是验证用户的身份是否如他自己所说的一样[3]。
生物识别技术现在有各种种类，都各有其优缺点，常用的生物识别技术：面部识别技术，指纹识别技术，DNA鉴定技术[3]。这些识别技术都是一个单一的技术识别，我们现在研究的也是一个单一的指纹识别技术，当然可以糅合多种技术，虽然它无疑会提高安全性，但同时会有成本问题，因此想要让智能锁能够在家庭领域中普及开来，那么只能使用单一的指纹识别技术，因为只有这样才符合性价比。所以现在谈一下它们各自的优势和弱点：
面部识别技术是通过识别面部特征来进行识别的，收集不需要接触，这样不仅方便，而且没有健康风险，但缺点是不容易识别，也容易被周围的环境因素干扰，而且它高成本，所以面部识别技术在家不太可能使用;
DNA识别技术[4]，用户想要对DNA进行鉴定必须收集血液，虽然准确性高，但只用于刑事调查和亲子鉴定，不适合家庭;
视网膜识别技术：该技术使用特定型号的设备对视网膜进行光学扫描，精度高，但需要鉴定人保持自己的眼睛紧盯着接收器，所以对带眼镜的用户不方便，并且用户紧盯一个点也会感觉到不舒服;
指纹识别技术虽然与上面提到的几种技术识别相比，指纹识别的准确度不够高，但是已经可以满足普通用户的安全需求，而且与其他系统相比，指纹识别低成本，体积也是小的，它可以很容易的整合，而且现在指纹识别技术相较于其他技术更成熟，因此更容易在家庭的区域传播普及。关于以上几种生物识别技术特做汇总表11：
表11生物识别技术比对表
唯一性
不变性
普遍性
可采集性
设备造价
接受度
防伪性
DNA
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虹膜
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视网膜
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面部
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声音
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指纹
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1.2指纹识别技术
通过上述一些普遍的生物识别技术相比较，我选择指纹识别技术来作为本文的主题，以下讲述的将涉及指纹的基本特征。
人体皮肤由三部分组成：表皮，真皮和皮下组织。 指纹是指第一个手指（手指部分）乳突区的纹线[5]。 这些线是皮肤组织生长速率的不同而形成的。 每个人在胎儿时的第三个月和第四个月开始形成指纹，但最终指纹图形是在胎儿生长的第六个月才最终长成。然后在之后的生长过程中，每个人的指纹图案都会永远保持不变，但是纹线会变得更厚，面积会变得更大，成年之后，纹线将会更加稳定，其定义了终身不变的指纹，因此指纹拥有长期确定性[13]。在遗传因素的推动下，除了患有内格利氏综合症及网状色素性皮病的患者会因为患病导致没有指纹，基本上每个人都有他的指纹图案，这就又保证了指纹的普遍性。有因为指纹的形成是非常复杂的，就如同世界上没有两片完全相同的叶子一样，世界上也没有两枚完全一样的指纹，这又是指纹的另一特点——独特性。
总结来说，指纹有三个基本的安全特征，并具有独特性和普遍性。所以自1684年就有科学家研究指纹识别技术，19世纪60年代开始用于刑事方面，90年代才开始用于个人的身份识别。而我们现在就是研究的用指纹识别进行个人的身份识别。
指纹识别是通过指纹特征来判断的，指纹特征被分为全局特征和局部特征[6]。全局特征就是人们通过肉眼直接看出来的，通常可以分为下面五个特点：
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